Identifikation und funktionelle Analyse von polysialylierten Glykoproteinen in der humanen Mastzelllinie HMC1

Abstract

Bei der Polysialinsäure (PolySia) handelt es sich um ein langkettiges unverzweigtes Homopolymer, welches aus α2,8-verknüpften Sialinsäureresten besteht. Auf Grund des polyanionischen Charakters der Zuckerkette ist PolySia an verschiedensten Prozessen innerhalb einer Zelle und eines Organismus beteiligt. Die wohl bekannteste und am besten untersuchte Aufgabe beruht auf der Inhibition von Zell-Zell-Kontakten über elektrostatische Wechselwirkungen. Dabei ist vor allem das Adhäsionsprotein NCAM zu nennen, welches den Hauptträger von PolySia im menschlichen Organismus darstellt. Es konnte in der Vergangenheit gezeigt werden, welch fundamentale Bedeutung die Inhibition von NCAM bei der Entwicklung des Gehirns innehat. Doch zeigten weitere Studien, dass PolySia in vielfältiger Weise auch das Immunsystem moduliert. Um auf die Bedeutung von PolySia für eine Zelle zu schließen, ist es von großer Bedeutung zu wissen, an welches Protein die Zuckerkette gebunden vorliegt. In diesem Zusammenhang wurde deshalb das PolySia-tragende Protein auf humanen Mastzellen in dieser Arbeit identifiziert und dabei der Einfluss der Zuckerkette auf diese Zellen untersucht. Dafür nutzte man eine humane Mastzelllinie (HMC1), welche in ihrer Morphologie und in ihrem Verhalten als solches den ursprünglichen Mastzellen stark ähnelt. Primär konnte mit Hilfe einer Kombination von verschiedenen biochemischen Methoden, wie z.B. mittels der Kombination aus Immunpräzipitation und Western Blot gezeigt werden, dass es sich bei dem polysialylierten Protein auf HMC1 Zellen um NCAM handelt. Darüber hinaus werden aber noch weitere Proteine polysialyliert sein, da das PolySia-NCAM-Signal in einem Bereich von 250 – 135 kDa liegt, aber auch unterhalb von 135 kDa noch PolySia detektierbar ist. Interessanterweise zeigt innerhalb der Zelle PolySia ein ähnliches Verteilungsmuster wie die Mastzelltryptase, was mittels Immunfluoreszenz gezeigt wurde. Aus diesem Grund wurde die Lokalisation von PolySia im mit Ionomycin induzierten Degranulationsprozess untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass PolySia nach der Stimulation ausgeschleust wird. Welchen Zweck die Sekretion von PolySia dient, ist bisher noch unbekannt. Denkbar wäre aber die lokale Begrenzung der durch die Degranulation hervorgerufenen Entzündungsreaktion. Dieser Effekt wurde schon für das lineare Polysaccharid Heparin gezeigt, welches ebenfalls in den Granula der Mastzellen vorliegt und einen sehr ähnlichen biochemischen Charakter wie PolySia aufweist.